Programmazione in linguaggio assembly per architetture Intel 8088

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1 Programmazione in linguaggio assembly per architetture Intel 8088 Marco Di Felice 1 Università of Bologna Dipartimento di Scienze dell Informazione Corso di Architettura degli Elaboratori mail: difelice@cs.unibo.it Bologna, 11 Dicembre 2007

2 Architettura dei processori Intel 8088 Microprocessore Intel della terza generazione Progetto del 1978/1979 Address bus: 20 bit 1 MB di memoria Data bus: 8 bit per l 8088 Registri: 14 da 16 bit Compatibilità del software (assembler) 8086/ Pentium...

3 Organizzazione della memoria La memoria indirizzabile è pari a 2 20 bytes L unità minima indirizzabile è 1 byte Range di indirizzi: [00000:FFFFF] Bus Indirizzi da 20 bit vs architettura a 16 bit

4 Organizzazione della memoria Lo spazio di memoria indirizzabile dalla CPU è suddiviso in segmenti logici. Ogni segmento è costituito da byte consecutivi. Quattro registri di segmento puntano ai quattro segmenti correntemente attivi. 1 CS punta al segmento contenente le istruzioni da eseguire 2 DS punta al segmento contenente le variabili del programma 3 SS punta al segmento contenente lo stack corrente 4 ES punta al segmento extra, usato tipicamente per i dati

5 Segmentazione della memoria Lo spazio di memoria viene visto come un gruppo di segmenti. Ogni segmento: Costituisce un unità di memoria indipendente E formata da locazioni contigue di memoria Ha un limite massimo di 64k byte Inizia ad un indirizzo di memoria multiplo di 16 Ogni riferimento alla memoria richiede l intervento di un registro di segmento per la costruzione di un indirizzo fisico. Indirizzo Effettivo: <segmento::offset>

6 Costruzione Indirizzo Fisico 1 Si considera il registro di segmento corrispondente 2 Si concatenano 4 zero a dx, producendo un indirizzo da 20 bit 3 Si somma l offset all indirizzo da 20 bit

7 Costruzione Indirizzo Fisico 1 Si considera il registro di segmento corrispondente 2 Si concatenano 4 zero a dx, producendo un indirizzo da 20 bit 3 Si somma l offset all indirizzo da 20 bit

8 Segmento Stack Area di memoria gestita con politica LIFO (Least In, First Out). Il segmento di stack è costituito da parole di 2 byte Lo stack cresce andando dagli indirizzi alti a quelli bassi SS punta all indirizzo di partenza dello stack SP punta alla locazione in cima allo stack

9 Registri del processore Disponibili 14 registri, suddivisi in 4 gruppi funzionali L architettura dell 8088 manca di ortogonalità

10 Registri d uso generale I registri di uso generale sono: AX, BX, CX, DX AX: registro accumulatore, usato per memorizzare il risultato dell elaborazione e come destinazione di molte istruzioni Esempio: MOV AX,20 BX: registro base, usato come accumulatore o come puntatore alla memoria Esempio: MOV AX,(BX) CX: registro contatore, usato come contatore dei cicli DX: registro dati, usato insieme ad AX per contenere le istruzioni lunghe due parole (32 bit). Tutti i registri possono essere visti come coppie di registri di 8 bit (esempio: AX=AH:AL)

11 Registri puntatore ed indice I registri puntatore sono: SP, BP, SI, DI SP: registro puntatore alla cima dello stack. Viene modificato automaticamente dalle operazioni sullo stack (PUSH, POP). BP: registro puntatore base allo stack. A differenza di SP, punta ad una locazione qualsiasi dello stack. SI: registro indice sorgente, usato in combinazione con BP per riferirsi a dati sullo stack, o con BX per localizzare dati in memoria. DI: registro indice destinazione, usato come SI

12 Registro di flag Il registro di flag è un insieme di registri da 1 bit. I bit sono impostati da istruzioni aritmetiche: Z - il risultato è zero S - il risultato è negativo (bit di segno) V - il risultato ha causato un overflow C - il risultato ha generato un riporto A - riporto ausiliario (oltre il bit 3) P - parità del risultato Gli altri bit del registro controllano alcuni aspetti dell attività del processore (I= attiva gli interrupt, T= abilita il tracing, D= operazioni su stringhe). Non tutti i bit sono utilizzati.

13 Modalità di indirizzamento (1) Indirizzamento a registro L operando si trova nei registri, e non è necessario accedere alla memoria. Esempio. CX=5, MOV AX,CX AX=5 Indirizzamento immediato L operando è contenuto nell istruzione. costante di 8 o 16 bit. Il dato può essere una Esempio. MOV AX,5 AX=5

14 Modalità di indirizzamento (2) Indirizzamento diretto L istruzione contiene l indirizzo dei dati nell operando stesso.

15 Modalità di indirizzamento (3) Indirizzamento a registro indiretto L indirizzo dell operando è memorizzato in uno dei registri BX, SI o DI.

16 Modalità di indirizzamento (4) Indirizzamento a registro con spiazzamento L indirizzo si ottiene dalla somma dei registri BX, SI o DI ed una costante.

17 Modalità di indirizzamento (5) Indirizzamento a registro con indice L indirizzo si ottiene dalla somma dei registri SI o DI e BX.

18 Modalità di indirizzamento (6) Indirizzamento a registro con indice e spiazzamento L indirizzo si ottiene dalla somma dei registri SI o DI, BX ed una costante.

19 Modalità di indirizzamento: Riepilogo

20 Istruzioni di trasferimento, copia ed aritmetica e indirizzo effettivo, r registro del processore, # operando immediato

21 Principali istruzioni per il trasferimento dati: MOV MOV: Trasferisce un byte o una word da una sorgente ad una destinazione senza alterare il contenuto della sorgente. Indirizzamento: Vincoli: registro indirizzo effettivo (Es. MOV AX,(200)) indirizzo effettivo registro (Es. MOV (BX), AX) indirizzo effettivo dato immediato (Es. MOV AX,100) Non è possibile caricare un valore immediato in un registro segmento Il registro CS non è utilizzabile come destinazione di un istruzione MOV.

22 Operazioni sullo stack: PUSH e POP PUSH e POP aggiungono/rimuovono un elemento dalla cima dello stack selezionato da SS:SP. Le operazioni sullo stack modificano il valore di SP: L operazione di PUSH decrementa SP di 2 byte L operazione di POP incrementa SP di 2 byte Operandi validi: PUSH: operando immediato o indirizzo effettivo (es. PUSH 30 oppure PUSH AX) POP: indirizzo effettivo (es POP AX) Le operazioni PUSHF e POPF trasferiscono il contenuto del registro flag nella cima dello stack e viceversa.

23 Principali Operazioni aritmetiche (1) ADD: somma l operando sorgente all operando destinazione e memorizza il risultato nell operando destinazione. Indirizzamento: registro indirizzo effettivo (Es. ADD AX,(200)) indirizzo effettivo registro (Es. ADD BX, AX) indirizzo effettivo dato immediato (Es. ADD AX,100) L istruzione ADD modifica i bit del registro di flag. ADDC comprende nella somma il flag del riporto.

24 Principali Operazioni aritmetiche (2) SUB: sottrae l operando sorgente all operando destinazione e memorizza il risultato nell operando destinazione. Indirizzamento: registro indirizzo effettivo (Es. SUB AX,(200)) indirizzo effettivo registro (Es. SUB (BX), AX) indirizzo effettivo dato immediato (Es. SUB AX,100) L istruzione SUB modifica i bit del registro di flag. SUBC comprende nella sottrazione il flag del riporto.

25 Principali Operazioni aritmetiche (3) (I)MUL: moltiplica due operandi con/senza segno. E un operazione unaria: MUL source Il primo operando è sempre il registro accumulatore (AL per moltiplicazione tra byte, AX per word). Il secondo operando è specificato da source e puo essere un qualsiasi indirizzo effettivo. Il risultato è posto in AX se in moltiplicano byte, in AX:DX se si moltiplicano word. IMUL effettua la moltiplicazione con segno.

26 Principali Operazioni aritmetiche (4) (I)DIV: divide due operandi con/senza segno. E un operazione unaria: DIV source Il divisore è specificato da source e puo essere un qualsiasi indirizzo effettivo. Se source ha dimensioni di 1 byte: 1 Il dividendo (implicito) è AX 2 Il risultato della divisione è in AL, il resto in AH Se source ha dimensioni di 1 word: 1 Il dividendo (implicito) è DX:AX 2 Il risultato della divisione è in AX, il resto in DX IDIV effettua la divisione con segno.

27 Operazioni logiche, su bit e scorrimento

28 Operazioni logiche, su bit e di scorrimento 1 Principali Operazioni logiche: NEG(B), NOT(B), INC(B), DEC(B) L operando è un indirizzo effettivo. 2 Principali Operazioni su bit: AND, OR, XOR registro indirizzo effettivo (Es. AND AX,(200)) indirizzo effettivo registro (Es. AND BX, AX) indirizzo effettivo dato immediato (Es. AND AX,1) 3 Principali Operazioni di scorrimento: SHR, SHL, ROL, ROR L operando è contenuto nel registro CL. La destinazione è un indirizzo effettivo.

29 Istruzioni di salto e di chiamata

30 Istruzioni per il trasferimento del controllo (1) JUMP: trasferisce il controllo all istruzione specificata dall operando in maniera incondizionata. Due tipi di salto: Salto Corto: la destinazione si trova nel segmento di codice corrente (cui fa riferimento il registro CS) Salto Lungo: l istruzione modifica il contenuto del registro CS Esempio: 1: JMP label 2: ADD AX,BX 3: label: 4: AND AX,BX N.B. La prossima istruzione ad essere eseguita è la AND!

31 Istruzioni per il trasferimento del controllo (2) CMP: Effettua una sottrazione fra due operandi senza modificare nessuno dei due operandi. Esempio: CMP operando1 operando2 Il risultato della sottrazione viene scartato. I bit del registro di flag vengono modificati.

32 Istruzioni di salto condizionato Jxx: istruzioni di salto in base ai valori del registro di flag. Le istruzioni di salto condizionato controllano se una certa condizione è verificata. La condizione è specificata dal valore dei registri di flag. Azioni: Vincoli: Se la condizione è verificata, il controllo passa all istruzione il cui indirizzo è specificato come operando Se la condizione non è verificata, l esecuzione prosegue con l istruzione successiva. Jxx consente salti di lunghezza massima pari a 128 byte

33 Condizioni per istruzioni di salto

34 Implementazione If...then..Else/ While... Do If (a> b) then a=b; else b=a; CMP AX,BX JG else label MOV AX,BX JMP end label else label: MOV BX,AX end label: while (a>1000) whilesum:... CMP AX, JNL end while end while;... JMP whilesum end while: